ОТНОШЕНИЯ

Что называется передаточным отношением механической передачи

8.4: Передаточное отношение

Передачи используются не только для передачи мощности, но также для обеспечения возможности настройки механического преимущества для механизма. Как обсуждалось во введении к данному блоку, в некоторых случаях электромотор сам по себе обладает достаточной мощностью для выполнения конкретной задачи, но выходные характеристики электромотора не соответствуют требованиям. Электромотор, который вращается ОЧЕНЬ быстро, но при очень малом крутящем моменте , не подходит для подъема тяжелого груза. В таких случаях возникает необходимость использования передаточного отношения для изменения выходных характеристик и создания баланса крутящего момента и скорости.

Представьте себе велосипед: велосипедист обладает ограниченной мощностью, и хочет обеспечить максимальное использование этой мощности в любой момент времени.

Путем изменения механического преимущества изменяется скорость движения. Мощность представляет собой количество проделанной работы в единицу времени. Чем больше количество работы. тем ниже скорость ее выполнения.

В примере 8.1 показано, что если на стороне входа рычаг сместится на 1 метр, на стороне выхода рычаг сместится на 4 метра. Разница пропорциональна соотношению между длинами рычагов.

Длина на выходе / Длина на входе = 8 / 2 = 4

Интересно то, что оба расстояния преодолеваются за одно и то же время. Давайте представим, что смещение рычага на входе на 1 метр происходит за 1 секунду, так что скорость движения на входе составляет 1 метр в секунду. В то же время, на выходе смещение на 4 метра также происходит за 1 секунду, так что скорость движения здесь составляет 8 метров в секунду. Скорость на выходе БОЛЬШЕ скорости на входе за счет соотношения между длинами рычагов.

В примере 8.2 представлена та же система, что и в примере 8.1, но теперь на вход действует сила, равная 4 ньютонам. Какова равнодействующая сила на выходе?

Прежде всего, необходимо рассчитать приложенный момент в центре вращения, вызванный входной силой, с помощью формул из Блока 7:

Крутящий момент = Сила х Расстояние от центра гравитации = 4 Н х 2 м = 8 Н-м

Далее, необходимо рассчитать равнодействующую силу на выходе:

Сила = Крутящий момент / Расстояние = 8 Н-м / 8 м = 1 ньютон

Глядя на эти два примера, мы видим, что если система смещается на 1 метр под действием входной силы, равной 4 ньютона, то на выходе она сместится на 4 метра под действием силы, равной 1 ньютон. При меньшей силе рычаг смещается быстрее!

Мы можем видеть, как механическое преимущество (выраженное в форме рычагов) может быть использовано для управления входной силой в целях получения требуемого выхода. Передачи работают по тому же принципу.

Цилиндрическая прямозубая шестерня по сути представляет собой серию рычагов. Чем больше диаметр шестерни, тем длиннее рычаг.

Как видно из примера 8.3, результатом крутящего момента, приложенного к первой шестерне, является линейная сила, возникающая на кончиках ее зубьев. Эта же сила воздействует на кончики зубьев шестерни, с которой зацепляется первая шестерня, заставляя вторую вращаться по действием крутящего момента. Диаметры шестерен становятся длиной рычагов, при этом изменение крутящего момента равносильно соотношению диаметров. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, крутящий момент увеличивается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, крутящий момент уменьшается.

В примере 8.4, если входная 36-зубая шестерня поворачивается на расстояние одного зуба (d = ширина 1 зуба), это означает, что она поворачивается на 1/36-ю своего полного оборота (а1 = 360 / 36 = 10 градусов). Поворачиваясь, она приводит в движение 60-зубую шестерню, заставляя последнюю смещаться также на 1 зуб. Тем не менее, для 60-зубой шестерни это означает смещение всего лишь на 1/60-ю полного оборота (а2 = 360 / 60 = 6 градусов).

Когда малая шестерня проходит определенное расстояние в заданный интервал времени, большая шестерня при этом проходить меньшее расстояние. Это означает, что большая шестерня вращается медленнее малой. Этот принцип работает в обоих направлениях. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, скорость понижается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, скорость повышается.

Из примеров 8.1 — 8.4 видно, что отношение между размерами двух зацепляющихся между собой шестерен пропорционально изменению крутящего момента и скорости между ними. Это называется передаточным числом.

Как обсуждалось выше, количество зубьев шестерни прямо пропорционально ее диаметру, поэтому для расчета передаточного отношения вместо диаметра можно просто считать зубья.

Передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), поэтому представленная выше пара шестерен может быть описана как 12:60 (или 36 к 60).

Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)

Поэтому передаточное число = зубья ведомой шестерни / зубья ведущей шестерни = 60/36 = 1,67

Как обсуждалось выше, передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), так что пара шестерен, представленная выше, может быть выражена как 12:60 (или 12 к 60).

Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)

Поэтому передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 60/12 = 5

Глядя на пример, представленный выше.

Предельный перегрузочный момент второго вала может быть рассчитан по формуле:

Выходной момент = Входной момент х Передаточное число

Выходной момент = 1,5 Н-м х 5 = 7,5 Н-м

Свободная скорость второго вала может быть рассчитана по формуле:

Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 5 = 20 об/мин

Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 20 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 7,5 Н-м. При понижении скорости крутящий момент увеличивается.

Для второго примера расчеты могут быть произведены тем же способом.

Передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 12/60 = 0,2

Выходной момент = Входной момент х Передаточное число = 1,5 Н-м х 0,2 = 0,3 Н-м

Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 0,2 = 500 об/мин

Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 500 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 0,3 Н-м. При повышении скорости крутящий момент уменьшается.

Источник

Что такое передаточное число, и как оно влияет на работу механизма?

Передаточное число механической передачи показывает отношение между моментами на ведомом и ведущем валу. Рассчитывается по-разному — через отношение количества зубьев на шестернях, через отношение угловых скоростей, через частоты. Например, если одна (ведомая) шестерня имеет 60 зубьев, а другая (ведущая) – 30, то передаточное число данной пары равно 2 (60:30).

Как узнать, автомат или механика?

Посмотрите на количество педалей, если 2 педали то это автомат, если 3-это механика. Ну и коробка передач у них разная у автомата-она простая просто вперед назад двигается, а у механики с «лабиринтом».

Какая разница между секвентальной и механической коробкой передач?

Скорее всего, вас интересует: «Какая разница между КП с секвентальным или поисковым (Н-образным) типом переключения передач».

Разница в приводе перемещения вилок, которые двигают муфту, которая является промежуточным звеном в пути передачи крутящего момента в коробке передач вида: «ведущий вал КПП-ведущая шестерня выбранной передачи-ведомая шестерня (колесо) выбранной передачи-муфта-ведомый вал».

Поисковый тип: водитель «ищет» рычагом КПП нужное положение, тем самым обеспечивая перемещение муфт с помощью нескольких штоков.

Секвентальный тип: водитель рычагом крутит барабан, преобразующий вращательное движение в поступательное с помощью проточки (канавки) определённой формы. Чем больше передач, тем больше будет барабанов, у которых холостой и рабочий ход имеют сдвиг по фазе.

Каковы плюсы и минусы роботизированной коробки передач?

Самый большой плюс — это максимальная КПД. В этой коробке нет гидротрансформатора, отсюда нет потерь. Отсюда экономичность, экологичность, динамика.

Минус — стоимость ремонта (если говорить о DSG audi/ vw).

Зачем нужны редукторы?

Редуктор предназначен для уменьшения частоты вращения и увеличения крутящего момента. Он представляет собой агрегат, включающий в себя одну или несколько передач зацеплением, смонтированных в корпусе.

Зачем нужен переменный ток? Почему нельзя обойтись постоянным?

На самом деле можно было бы обойтись и постоянным напряжением. Совеременное положение дел сложилось исторически. На заре электрофикации напряжение было постоянным. Можете вспомнить знаменитую войну токов — Эдисон против Теслы. На самом деле это была война «медных» магнатов против Теслы. Для передачи постоянного тока были необходимы провода с большим сечением, следовательно, больше меди. Однако развитие технологии тех лет не позволяло передавать постоянный ток на большие расстояния из-за слишком сложного на то время преобразования напряжения в высокое и обратно. А с переменным напряжением это получалось достаточно просто с помощью трансформторов. До сей поры так и поступают. Передача электроэнергии на большие расстояния производится с помощью повышения напряжения. В результате этого можно снижать ток в проводе и, следовательно, уменьшить сечение проводов.
Следует отметить, что и переменный ток также имеет свои недостатки. Например, реактивные потери мощности, а также трудности с синхроницацией частоты при соединениии генераторов и элктросетей разных регионов. Но все же по соотношению недостатков и достоинств в электроэнергетике преимущество за переменным напряжением.

Источник

Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Закрыть